Speed Racer (Emile Hirsch) é um jovem extremamente rápido nas pistas de corrida. Nascido para competir, Speed é agressivo, instintivo e destemido ao volante. O único oponente à sua altura é a lembrança de seu falecido irmão, o lendário Rex Racer, o qual idolatrava. Quando Speed dispensa uma lucrativa e tentadora oferta da empresa Royalton Industries isto deixa o dono da companhia, Royalton (Roger Allam), furioso. Logo Speed faz uma importante descoberta: que os resultados de algumas das corridas mais importantes da temporada são pré-determinadas por um grupo de magnatas impiedoso, que manipula os principais corredores para aumentar seus lucros. Com isso a única maneira de Speed salvar os negócios da família é derrotando Royalton em seu próprio jogo. Para tanto ele recebe a ajuda de Trixie (Christina Ricci), sua fiel namorada, e se junta ao seu antigo rival, o Corredor X (Matthew Fox), para enfrentar o mortal rally, que tirou a vida de seu irmão tempos atrás.